钢桥的制造与安装(节选)
2018-07-09 13:39:27

 一、前言

桥梁与钢结构定义解读

国家政策支持钢结构桥梁发展

近期党中央做出重要批示:大力推广绿色建材——钢结构的应用。《住房和城乡建设事业“十三五”发展纲要》中把钢结构的推广工作纳入建筑产业现代化的章节中。由此可见国家对钢结构推广的决心和力度。

党的十八届五中全会也要求:大力促进与群众需求密切相关的日用消费品等升级发展,开展钢结构建筑试点,扩大绿色建材等使用,推广应用重大应急装备和产品。

2016年11月7日 - 交通运输部发布《交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》

二、迎接钢桥发展的春天

传统的混凝土桥梁基本属于手工作业,效率低、质量差、周边环境影响大。落后工艺是事故之源。

钢桥发展水平是综合国力的体现!

钢桥的特点

轻:强度高

快:制造、安装

好:美观、环保

省:工厂化、装配式

我国钢桥建设处于被动境况

三、浅析国内外钢桥建设发展的形势和方向

目前我国的桥梁混凝土结构依然占主体地位,钢结构桥梁在我国还有巨大的发展空间。

据交通部的统计,至2013年底,我国有桥梁73.5万座,其中钢结构桥梁仅为1%。现在我国的钢产量已雄踞世界第一,钢结构桥梁的大规模推广和应用势在必行。

各国钢、砼桥梁比例结构对比:

影响钢桥发展的主要制约因素

价格比传统的钢筋混凝土高

钢桥焊接节点的内应力及抗疲劳性能

钢桥的防腐及管养

设计、施工验收的系统标准、规范不完善

如何突破钢桥发展的瓶颈 ?

大跨度:钢结构强度高、自重轻,超大跨度的桥梁无一例外的采用钢结构。

标准化:钢结构的设计结构形式形成标准化,包括标准化零件、标准化断面、标准化跨径。

自动化:钢结构的施工向自动化、智能化发展,形成流水线施工,如钢材预处理生产线、数控切割、自动化组装、机器人焊接等。

高强度:桥梁结构用钢向高强度、易焊接性方向发展,降低高强板焊接预热温度,不仅可以大幅度降低现场焊接难度、缩短工程周期和降低工程造价,更重要的是保证焊接接头性能稳定性。

耐候钢:防腐一直是钢结构的重要课题,目前的常用的防腐涂装寿命较短,经济性差,耐候钢可以很好的解决该问题。

减轻用钢量工业化生产

采用高强钢,异型板复合、组合结构;构、配件标准化生产、工厂化制造、装配式安装。

减少接头内应力提高接头疲劳性能

工厂自动化焊接、现场热铆连接

桥面板单元焊后热处理

高性能铺装材料、增加桥面板整体刚度

采用高性能材料

防腐耐候高性能钢板、高性能防腐、防火涂料的研发、应用

政策、法规的支持和完善

建立完整的设计、施工、管理、养护的规范、标准,

新技术、新材料的研究、应用、推广;

建、养并重,三分建、七分养

四、解读钢桥制造和安装质量的控制密码

造桥的主要工艺流程

焊接结构的疲劳破坏

一般对接接头:疲劳裂纹位于焊趾部位、焊缝或热影响区

垫板对接接头:疲劳裂纹位于焊缝和垫板接合处

不开坡口十字接头:裂纹位于焊趾或焊根

开坡口熔透十字接头:裂纹位于焊趾

不承受工作应力的十字和T形接头:疲劳强度依赖于焊缝和受力板之间过渡应力集中状况,疲劳裂纹发生在焊趾部位。

钢桥面板作为桥面系直接承受车辆荷载的压力、冲击、振动和剪切,桥面结构受力复杂.

1978~1981年美国对其二十个州和加拿大安大略省的钢桥进行调查,81%的钢桥有疲劳裂纹存在。 从桥梁建成通车到疲劳裂纹的出现,最长的33年,最短的5年,大多数是10多年时间。

应力集中是降低焊接结构疲劳强度的主要因素之一。合理设计焊接节点是避免集中应力、降低应力幅值的有效。

钢桥安装方法:吊装、悬拼、转体、顶推、滑移、驮运

五、用科技创新破解钢桥发展的困局

节点设计精细化

杜绝超载超限,变道变速等无关规范

减少焊接,避免过度焊接

焊接设备智能化

避免人为因素,焊缝匀质优质

焊接规范标准化

焊接参数、焊接工艺

焊接人员专业化

焊接技术现代化

智能化、数字化、自动化

与时俱进、创新焊接工艺评定

焊接工艺评定是指导和规范焊接全过程的重要文件

原有的焊接工艺评定以偏重和满足试件焊缝的外观和内在质量为主而忽略试件或首件焊缝产生的残余应力、残余变形、热影响区的金属化学成分变化、物理性能降低、金相晶格变粗等重要指标。而根据上述指标的采集、分析可以作为进一步修正或优化结构节点、焊缝接头,焊接参数、焊接工艺设计的依据。

残余应力检测方法

无损检测法:X射线法、超声波法、磁弹性法

机械检测法:切割法、套环法、盲孔

残余应力检测设备

随着广大科研人员、研发单位的不断创新发展,有关对焊缝残余应力、残余变形、化学成分、物理性能、金相组织、晶格结构等有关方面的检测方法、检测设备等不断推陈出新、为进一步控制 、消除和防、治焊接残余应力病害提供了技术支持和科学保障。

修正传统焊接工艺评定标准。对焊接试件、首件、试段增加诸如对接头残余应力检测并结合焊缝和热影响区化学成分、物理性能的检测数据综合评定焊接工艺,把减少焊接残余应力作为焊缝合格的主要评判标准之一.

厚边U形肋的研究与试验

厚边U形肋的研究与试验

普通U肋

冲击成型、内应力大;

焊厚尺寸小,肋腹板偏心受力;

坡口、钝边另行加工,成型质量差;

钢桥三种现场连接方式比较

厚边U肋

辊压渐变成型、内应力小

钝边内偏、焊厚尺寸大、肋腹板轴心受压

坡口钝边在线同步加工成型、加工精度高

经过多次足尺荷载实验对比:U肋端部加厚后肋、板焊缝处应力幅大幅度下降、疲劳强度显著提高

高强钢异型板冷弯成型

主要连接方法:焊接、栓接、铆接

钢桥三种现场连接方式比较

热铆连接技术

由于钢桥传统铆接工艺落后,铆杆加热、穿孔、施铆困难、劳动强度大、工作效率低,逐渐被焊接、栓接所替代,但热铆工艺的优越性能及传世作品从来没有被世人所忘记和遗弃,用现代先进科学技术对传统工艺进行改革和创新,研制新一代智能热铆机,为克服钢桥焊接或栓接的缺陷和病害、延长钢桥使用寿命而作出新的贡献,让传统工艺重放异彩。

现代装备与传统工艺的完美结合(热铆机)

用科技创新助推钢桥发展

新型热铆工艺由操作工人纯手工操作,变成机械自动化操 作,大大降低人工劳动强度。

新型热铆设备从加热、送料、挤压等工艺均在加热仓内进行,避免了传统工艺在加热、送杆、穿孔、击打等过程中,铆钉表面产生氧化。

新型热铆设备铆钉加热温度和铆钉的成型压力采用计算机控制,大大提高了施工的可靠性和安全性。

针对铆接部位的不同,研制开发了U肋、钢箱梁、钢桁架铆接等系列产品。

任自放
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